Каждое объятие, каждое рукопожатие, каждое ловкое действие требует тактильного восприятия. Поэтому очень важно понять молекулярную основу осязания. «До сих пор мы знали, что ионный канал — Piezo2 — необходим для восприятия прикосновения, но было ясно, что сам по себе этот белок не может полностью объяснить ощущение прикосновения», — говорит профессор Гэри Левин, руководитель отдела молекулярной физиологии соматических ощущений. Лаборатория Центра Макса Дельбрюка.
Более 20 лет Левин изучал молекулярную основу ощущения осязания. Он и его команда обнаружили новый ионный канал под названием Elkin1, который играет жизненно важную роль в восприятии прикосновения. Это лишь второй ионный канал, участвующий в сенсорном восприятии. Вполне вероятно, что белок непосредственно участвует в преобразовании механического стимула, например легкого прикосновения, в электрический сигнал .
Когда присутствует Elkin1, рецепторы кожи могут передавать сигналы прикосновения по нервным волокнам в центральную нервную систему и мозг. Исследователи опубликовали свои выводы в журнале Science.
Команда Левина наткнулась на Elkin1 несколько лет назад, исследуя клеточную линию злокачественной меланомы. Исследователи обнаружили, что этот белок необходим для восприятия механических сил этими очень подвижными раковыми клетками. «Теперь мы хотели определить, играет ли тот же белок роль в ощущении прикосновения», — говорит Левин.
Нейроны мыши с новым ионным каналом Elkin1 (голубой), отвечающим за ощущение прикосновения, ядром (желтый) и уже известным ионным каналом Piezo2 (пурпурный). Фото: Сампурна Чакрабарти, Центр Макса Дельбрюка.
Отсутствие Elkin1 снижает чувствительность к прикосновению.
Исследователи вывели генетически модифицированных мышей, у которых отсутствовал ген Elkin1. Затем они провели простые поведенческие эксперименты, в ходе которых слегка прикасались ватным тампоном к задним лапам грызунов.
«Обычно нормальные мыши реагируют на ватный тампон в 90% случаев», — говорит Левин. «Напротив, мыши, лишенные Elkin1, реагировали только в половине случаев, что указывает на нечувствительность к прикосновениям». Важно отметить, что реакция грызунов на немеханические раздражители, такие как температура, не пострадала.
На нейрональном уровне доктор Сампурна Чакрабарти, учёный из команды Левина, использовал метод патч-клампа для записи электрической активности сенсорных нейронов в ответ на протыкание нейрональной мембраны.
«Около половины нейронов у генетически модифицированных мышей, лишенных Elkin1, не реагировали на механические стимулы, и передача сигнала не происходила», — говорит Чакрабарти.
Дальнейшие эксперименты подтвердили, что не было никаких сигналов, передаваемых от рецептора нейрона, оканчивающегося на коже, на первом этапе пути сигналов от кожи к спинному и головному мозгу.
Кроме того, их австралийские коллеги в лаборатории профессора Миреллы Доттори в Университете Вуллонгонга проверили, необходим ли Elkin1 для сенсорной трансдукции в сенсорных нейронах человека, выращенных в чашке Петри из стволовых клеток. Их результаты также убедительно свидетельствуют о том, что Elkin1 может играть важную роль в восприятии человеческого прикосновения.
Исследователи предполагают, что во время нормальной передачи сигнала Elkin1 и Piezo2 играют одну и ту же роль в восприятии прикосновения. Они также обнаружили доказательства того, что Elkin1 может играть роль в передаче болезненных механических стимулов.
«Если это подтвердится, мы не только идентифицируем второй ионный канал, играющий незаменимую роль в нормальном восприятии прикосновений , но и новую потенциальную мишень для лечения хронической боли », — говорит Левин.
